【《大学生电动方程式汽车大赛汽车车身设计案例》2000字】

大学生电动方程式汽车大赛汽车车身设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u7390大学生电动方程式汽车大赛汽车车身设计案例 163061.1车身设计意义及步骤 1177861.2三维绘图软件的选定 142151.3车身三维图的绘制 21.1车身设计意义及步骤车身的外形设计是一个重要的汽车技术水平体现，车身的形状将会直接影响赛车空气动力性能，在考虑美学和功能的同时，越来越多的设计者更注重车身空气动力学性能。越来越多的参赛车队花费大量人力和财力研究赛车车身的空气动力性能，本次车身设计是基于符合比赛规则要求的基础上设计出一款能与FAFU-4车架配合良好的且相对来说流线性较好的方程式赛车车身。车身设计过程分为以下三个步骤：1)熟悉比赛规则中对车身各方面的尺寸等要求，分析车架模型，将车架三维图的基本尺寸面进行提取与车身设计需要进行对照，从而方便后续的车身设计基本尺寸面的确定。2)学习三维绘图软件，尤其注意学习如何绘制光滑平面或曲面，并着手设计绘图。3)将绘制出的车身三维图与车架三维图进行装配，观察是否配合良好，对细节尺寸进行调整。1.2三维绘图软件的选定目前大众常用的三维绘图软件有CATIA、UG、SolidWorks等等，本次设计运用的三维绘图软件是达索系统下子公司SolidWorks研发与销售机的械设计软件视窗产品，此软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，有功能强大、易学易用和技术创新三大特点。SolidWorks软件能够为使用者提供多种设计方案，同时减少设计过程中的错误以满足提高产品质量的目的，对于新手来说操作简单，易学易用。但是由于本次使用的SolidWorks软件为最新2019版本，在设计和后续装配等环节发现，因为版本兼容等问题，在与其他零部件装配时经常出现零部件缺失等问题，同时，此版本软件也会经常出现不稳定而无法打开，需要重新启动电脑，给设计的进度带来了许多阻碍，这在未来的设计时应该以此为警示，选择更合适的版本安装使用。1.3车身三维图的绘制对SolidWorks软件具体情况了解清楚后，将车架图2-1在软件中打开进行研究。图2-1车架侧视图本次FAFU-4大学方程式赛车设计计划选用新电机，因此车架设计相对于前三版的尺寸要小一些，因此配合良好的车身也将会相对于之前版本车身尺寸小一些。车架的绘制与车身相关的分有六个基准面，从前到后依次为：前隔板支撑基准面、前舱基准面、前环基准面、驾驶舱基准面、主环基准面和电池箱基准面，而车身绘制时因为考虑到车架最前端加装防撞块，因此基于这六个基准面同时加上防撞块前基准面。首先运用的绘图方法是基于考虑车身整体流畅性的原因，所绘制的牵引线条全部选择3D曲线，在各基准面上以车架尺寸为基础绘制轮廓线，选中各个基面的轮廓线和各个基面之间的3D牵引线进行凸台放样、填充、加厚等操作绘制出第一版车身三维图，期望车身各个面都为光滑曲面连接而成，绘制出的第一版车身三维模型如图2-2：图2-2第一版车身三维图由图可以看出与车架贴合良好，但是后续发现，因为全是曲线的原因，各个面因为具有各自的曲率，并不能很好地贴合，有一些尺寸缝隙过大在后续的抽壳成为实体等操作无法修复，无法形成完整的车身结构，因此此种方法不适用于此版车架。随后参考了一些论文，也考虑到在参与制作第三版车身时候发现本校的车身制造所用的模具为全部为学生自己纯手工打磨而成，容易造成曲面把握失误，车身出现左右无法对称、曲率过度不够平滑等问题，而如果过分追求光滑曲面则在后续的加工制造中仍不可避免此类问题，影响加工效率和加工精度。因此结合经验，第二版车身设计不再选择完全曲线的绘制方法，而是采用各段直线连接扫掠绘制模型的方法，同时为了更好地将驾驶舱部分挖空处理，将车身设计分为以前舱基准面为界分为两部分，而前舱基准面上两部分的轮廓线重合，防止前后两部分分离不能形成一个整体。同时，在前版赛车车身制作时发现，车身设计一般只到电池箱，最后的后悬架那部分没有涉及到，但是装配时后半部分的固定将会有一些局限性，因此在本版设计中又向后加长了部分，将后半部分包裹一半，绘制第二版车身三维模型如图2-3：图2-3第二版车身三维图此版车身相对于第一版车身线条更为硬朗，这对后续的手工打磨模具是有利的，但是因为线条相对来说不够流畅，虽然连接处尖锐线条都做了倒圆角处理，但仍可能存在过度不光滑等现象，因此在后续的仿真时需要注意，随时进行调整。而所做的倒圆角处理，应该满足大赛规则，根据大赛规则：车身前部所有可能触碰车外人员身体的边缘，如车鼻等，都必须为半径至少为38mm（1.5英寸）的圆角。该圆角的圆心角必须至少45°（从正前方向顶部、底部和侧面等全部有影响的方向测量）【1】。将车身抽壳倒圆角等一系列处理后，重建新的装配图，将其与车架装配，观察是否有未能完全包裹车架的部分，调整尺寸，使之与车架形成有效配合，同时考虑到前悬架有部分穿透车身，因此将前悬架装配到车架后测量尺寸，对车身前悬架部分进行挖孔处理，使得前